FI105619B - Faslåst slinga med varierbar slingbandbredd - Google Patents

Description

, 105619

Fasläst slinga med varierbar slingbandbredd

Tekniskt omräde

Uppfinningen avser en fasläst slinga med varierbar bandbredd * 5 omfattande en styrd oscillator för att alstra en signal med varierbar frekvens, ett fasjämförande organ, en filterkrets omfattande ätminstone ett resistivt element och ett kapacitivt element, ett styrbart första och andra strömgenererande organ vilka vart och ett är anordnat att som gensvar pä utgängssignaler frän det fasjämförande organet alstra en positiv eller negativ pulsad ström, och av vilka 10 det första strömgenererande organet har en utgäng som är ansluten tili en första punkt i filterkretsen och det andra strömgenererande organet har en utgäng som är ansluten tili en andra punkt i filterkretsen, och vilken slinga dessutom omfattar ett styrorgan för styming av amplitudema hos nämnda strömmar.

Teknikens ständpunkt 15 I en fasläst slinga är hastigheten för frekvensbyten och frekvens- korrigeringar beroende av slingbandbredden. Denna är i sin tur beroende av bl a det filter som ingär i slingan och vars uppgift är att lägpassfiltrera en styr-spänning som bildas för att styra oscillatoms frekvens. Styrspänningen mäste vara lägpassfiltrerad för att spänningsrippel och därav orsakade icke önskade 20 frekvensvariationer hos oscillatoms utsignal skall undvikas. Filtreringen innebär dock samtidigt att hastigheten för önskade frekvensändringar hos oscillator-signalen i praktiken blir för läg i vissa tillämpningar. Filtret kan exempelvis bestä av ett motständ i serie med en kondensator. Motständet brukar kallas dämp-ningsmotständ och begränsar hastigheten för spänningsändringar och därmed -25 frekvensändringar, vilket är nödvändigt för att upprätthälla tillräcklig sling-stabilitet. En metod att möjliggöra snabba frekvensbyten eller att snabbt korrigera Stora fasfel bestär i att oka slingbandbredden vid sädana förändringar och att därefter äter minska denna till normal bandbredd.

Genom US 4 167 711 är en fasläst slinga av inledningsvis angivet 30 slag förut känd. Filtret bestär av tvä motständ och en kondensator, vilka är , anslutna i serie. En första laddnjngspump med tvä strömgeneratorer har en utgäng som är förbunden med filtrets kondensator via bäda motständen.

' Utgängen frän en andra laddningspump med tvä strömgeneratorer är förbunden med filtrets kondensator via endast ett av motständen. Laddningspumparna 35 styrs pä ett sädant sätt att dä läg slingbandbredd önskas är amplituden hos strömmarna frän den andra laddningspumpen lika med noll, dvs dä är endast den första laddningspumpen aktiv. Dä hög slingbandbredd önskas är för- 105619 2 hällandet det omvända, dvs da är endast den andra laddningspumpen aktiv.

Slingbandbredden kan varieras nägot genom att amplituden hos strömmen frän den första respektive andra laddningspumpen varieras. Detta förklaras av att slingbandbredden är beroende av strömmen genom filtrets 5 kondensator. Slingans s k dämpningsfaktor far ett optimalt värde för en viss lag slingbandbredd och en viss hög slingbandbredd, beroende pä att dämpnings-faktom- är beroende av produkten av den aktuella strömstyrkan och resistansen hos det motständ genom vilket strömmen flyter. Därför kan slingbandbredden varieras nägot kring ett lägt respektive ett högt värde utan att dämpningsfaktorn 10 försämras alltför mycket.

Redogörelse för uppfinningen Ändamälet med föreliggande uppfinning är att föreslä en fasläst slinga av inledningsvis angivet slag med vilken slingbandbredden kan varieras kontinuerligt utan att slingstabiliteten försämras. Detta ästadkoms genom att vid 15 ökning av slingbandbredden ökas amplituden hos strömmama frän bäde det ' första och andra strömgenererande organet. Därigenom kommer bäda dessa organ att vara aktiva, ätminstone när en högre slingbandbredd önksas än den lägsta som används. Vid minskning av bandbredden minskas amplitudema för strömmama frän de bäda strömgenererande organen. Pä detta sätt kan band-20 bredden och dämpningsfaktorn styras oberoeride av varandra, vilket gör det möjligt att variera bandbredden kontinuerligt mellan ett lägt och ett högt värde med bibehällen dämpningsfaktor.

Det kan nämnas att det kan vara fördelaktigt att kunna variera slingbandbredden även av andra skäl än för att kunna utföra snabba frekvensbyten 25 och Stora faskorrigeringar.

Uppfinningens kännetecken framgär av patentkraven.

Figurbeskrivning

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare med hänvisning tili ritningarna, pä vilka 30 figur 1 är ett blockschema över en konventionell fasläst slinga med en styrd oscillator, figur 2 i mer detaljerad form visar ett förut känt organ ingäende i slingan enligt figur 1 för att bilda en filtrerad styrspänning tili oscillatom och figurerna 3 och 4 visar tvä utföringsexempel pä organ för att bilda en filtrerad 35 styrspänning tili oscillatom, och vilka är anordnade enligt uppfinningen för att slingbandbredden skall kunna varieras.

• · 3 105619 Föredragna utföringsformer I figur 1 visas ett exempel pä ett blockschema över en konventionell fasläst slinga. Med 14 betecknas en styrd oscillator, t ex en s k VCO (spänningsstyrd oscillator). Frekvensen hos oscillatoms utgängssignal delas ned • 5 i ett divisionsorgan 15, och en signal med neddelad frekvens tillförs ett fasjämförande organ 12. En referenssignal tillförs ett divisionsorgan 11, som, i likhet med divisionsorganet 15, är anslutet tili det fasjämförande organet 12. Frekvensema hos oscillatorsignalen och referenssignalen delas ned pä känt sätt i beroende av den önskade frekvensen hos oscillatorsignalen. Det fasjäm-10 förande organet 12 bildar pulsade signaler pä tvä utgängar vilka är anslutna tili ett organ 13 för att bilda en filtrerad styrspänning tili oscillatom 14.

De bäda signaler som tillförs det fasjämförande organet 12 utgörs av pulstäg med korta pulser. Om pulsema i de bäda pulstägen uppträder samtidigt bildas korta pulser pä de bäda utgängarna. Om pulsema inte uppträder 15 samtidigt bildas korta pulser pä den ena utgängen, medan det pä den andra utgängen bildas pulser med en bredd som är proportioned mot tidsskillnaden mellan pulsema i det ena pulstäget och pulsema i det andra pulstäget. Om tidsskillnaden mellan pulsema i det ena pulstäget ändras kontinuerligt jämfört med pulserna i det andra pulstäget, dvs om pulsffekvensema är olika, bildas 20 korta pulser pä den ena utgängen och pulser med successivt ökande pulsbredd pä den andra utgängen. Dä pulsbredden nätt ett maximalt värde päbörjas ett nytt förlopp med successivt ökande pulsbredd hos pulsema. Vilken av utgängarna som skall bilda korta pulser och vilken som skall bilda länga pulser bestäms av ifall pulsema i det pulstäg som härrör frän referenssignalen kommer 25 före eller efter pulserna i det pulstäg som härrör frän oscillatorsignalen.

I figur 2 visas ett exempel enligt känd teknik pä organet 13, vars uppgift är att bilda en filtrerad styrspänning tili oscillatorn. Detta organ bestär av tvä strömgeneratorer 21, 22 och ett filter bestäende av ett motständ 23 i serie med en kondensator 24. I praktiken kan dock även fler filtrerande kretsar än 30 filtret 23, 24 ingä i organet 13. Dessa kan placeras bäde tili vänster och tili höger - om det visade filtret.

Dä strömgeneratorn 21 är aktiverad mätäs en positiv Ström tili filtret, . öch dä strömgeneratorn 22 är aktiverad mätäs en negativ Ström tili filtret.

Spänningen över kondensatorn 24 ökar därför dä strömgeneratorn 21 är 35 aktiverad och minskar dä strömgeneratorn 22 är aktiverad. Det fasjämförande organet 12 i figur 1 är anordnat pä ett sädant sätt att strömgeneratorn 21 .. aktiveras ifall pulserna i det pulstäg som härrör frän referenssignalen kommer 4 105619 före pulserna i det pulstäg som härrör frän oscillatorsignalen. Därigenom ökas oscillatorsignalens frekvens. I annat fall aktiveras strömgeneratom 22, vari-genom oscillatorsignalens frekvens minskas.

Som nämnts ovan orsakar den beskrivna filtreringen av oscillatorns 5 styrsignal att exempelvis frekvensbyten och faskorrigeringar inte alltid kan utföras tillräckligt snabbt.

I figur 3 visas ett första utföringsexempel pä ett organ för att bilda en filtrerad styrspänning tili oscillatorn och enligt föreliggande uppfinning anordnat pä ett sädant sätt att slingbandbredden kan varieras. I organet ingär tvä ström-10 generatorer 21, 22 och ett filter 23, 24, vilka överensstämmer med motsvarande enheter i figur 2 men med den skillnaden att strömgeneratorema är styrbara sä att amplituden hos strömmarna kan styras. I detta fall ingär även ett andra par strömgeneratorer 25, 26. Dessa är anslutna tili förbindelsepunkten mellan mot-ständet 23 och kondensatom 24, dvs tili en annan punkt i filtret än den punkt tili 15 vilken strömgeneratorema 21, 22 är anslutna. Även strömgeneratorema 25, 26 är styrbara sä att strömmarnas amplitud kan varieras. Amplitudema hos strömmarna frän strömgeneratorema 21, 22 och 25, 26 styrs parvis oberoende av varandra frän ett styrorgan 27, som framgär av figuren. Som även framgär av figuren aktiveras strömgeneratom 25 av samma pulstäg som strömgeneratom 20 21. Likasä aktiveras strömgeneratorema 22 och 26 av ett och samma pulstäg.

Att det andra paret strömgeneratorer, 25 och 26, är anslutet tili förbindelsepunkten mellan dämpningsmotständet 23 och kondensatom 24 gör att kondensatorns laddning kan ändras med en hastighet som inte begränsas av motständet. Därigenom kan kondensatom omladdas snabbare än vad som är 25 fallet med organet enligt figur 2.

Under tidsperioder da läg slingbandbredd önskas kan det vara lämpligt att amplituden hos strömmarna frän strömgeneratorema 25, 26 i det andra paret sätts till noll, dvs att dessa strömgeneratorer da inte används. Under dessa perioder fungerar dä organet enligt figur 3 pä i princip samma sätt -som 30 det förut kända organet enligt figur 2. Pä grund av att amplitudema är styrbara är det dock möjligt att vid läg slingbandbredd läta strömmarna frän ström-generatorerna 21, 22 vara svagare än vad som är lämpligt i fallet med organet enligt figur 2.

Med organet enligt figur 3 kan slingbandbredden och dämpnings-35 faktorn bestämmas oberoende av varandra. Det är därför möjligt att variera slingbandbredden och samtidigt bibehälla dämpningsfaktorn och sling-*·. stabiliteten genom att pä lämpligt sätt variera strömgeneratorernas strömstyrkor.

5 105619

Antag att strömmama frän det första paret strömgeneratorer 21,22 i nomnalfallet har ett lägt värde 10, och strömmama frän det andra paret 25, 26 har värdet noll. Med hjälp av styrsignaler frän styrorganet 27 ändras dä hög slingbandbredd önskas, t ex vid frekvensbyten, strömmama frän det första paret ' 5 lämpligen frän det läga värdet I0 tili ett högre värde 11, medan strömmama frän det andra paret ändras frän noli tili ett värde I2, som lämpligen är högre än 11. Det kan visas att bandbredden ökas med en faktor N ifall strömmen II fär värdet N x I0 och strömmen I2 fär värdet N x (N-l) x I0. Därigenom minskas tidsätgängen för ett frekvensbyte med en faktor N.

10 Strömmama ätergär med hjälp av styrsignaler frän styrorganet 27 tili sinä normala värden dä lag slingbandbredd äter önskas. I samband med ett frekvensbyte sker detta exempejvis dä det fasfel som detekteras i det fasjämförande organet 12 underskrider ett givet värde, eller helt enkelt dä en bestämd tidsperiod förflutit efter det att frekvensbytet päbörjades.

15 Det kan ibland vara lämpligt att variera slingbandbredden successivt.

Som nämnts ovan styrs bandbredden och dämpningsfaktom oberoende av varandra med hjälp av de samtidiga strömmama frän de bäda paren strömgeneratorer. Bandbredden bestäms därvid av den sammanlagda strömmen genom kondensatorn, och dämpningsfaktom av strömmen genom motständet. 20 Den senare härrör endast frän strömgeneratorema 21, 22.

I figur 4 visas ett andra utföringsexempel pä ett organ för att bilda den filtrerade styrspänningen tili oscillatom och som ingär i en anordning enligt uppfinningen. Enligt detta exempel bestär organet av tre par strömgeneratorer 31-36 och av ett mer komplext filter än det som visats tidigare. Filtret bestär av 25 tre motständ 37-38 och tre kondensatorer 40-42. Var och en av kondensa-torema har sin ena terminal ansluten tili jord, och de tre strömgeneratorparen är anslutna till var sin av kondensatorernas andra terminaler. De tre Övre strömgeneratorema 31, 33, 35 aktiveras av samma signal, och de tre nedre 32, 34, 36 aktiveras likasä av en enda signal, vilket dock inte visats i figuren. Dessutom 30 ingär även i detta fall ett styrorgan motsvarande styrorganet 27 i figur 3 för ' styrning av amplituden hos strömgeneratoremas strömmar. Detta har inte heller visats i figuren.

- I normalfallet, dvs dä läg slingbandbredd önskas, används exempelvis endast strömgeneratorema 35, 36 eller strömgeneratorema 33, 34. 35 Om hög bandbredd önskas används tvä eller alla de tre paren strömgeneratorer. I synnerhet ger strömgeneratorema 31, 32 en snabb spännings-·· ändring hos den styrspänning som bildas av filterkretsen. Olika möjligheter är 6 105619 dock tänkbara. Även i detta fall kan bandbredden varieras kontinuerligt mellan ett lägt och ett högt värde med bibehällen dämpningsfaktor genom att flera par strömgeneratorer är aktiva.

Det är tänkbart att läta de extra strömgeneratorema, t ex 25 och 26 i 5 figur 3, alstra strömmar även da läg slingbandbredd önskas. Amplituden hos dessa bör därvid vara betydligt lägre än dä hög bandbredd önskas.

Om slingbandbredden skall varieras successivt ändras amplituderna hos de olika strömpulserna exempelvis i ett flertal steg med ett steg för varje strömpuls. Varje sädan amplitudändring sker lämpligen i intervallet mellan tvä 10 strömpulser, varigenom det är möjligt att undvika oönskade spännings-variationer i oscillatorns styrsignal.

Det är givetvis även tänkbart att pä lämpligt sätt ersätta vart och ett av strömgeneratorparen med en enda strömgenerator som med hjälp av ' styrsignaler kan fas att antingen mata en positiv eller en negativ Ström tili en 15 bestämd punkt.

Varje strömgenerator kan även ersättas av en spänningskälla med ett antal motständ vitka är inkopplingsbara pä lämpligt sätt med hjälp av styrsignaler.

Det är även tänkbart att utnyttja tre eller flera par strömgeneratorer 20 utan att samttiga par är anslutna till olika punkter i filterkretsen. Dock mäste . ätminstone tvä av paren vara anslutna tili olika punkter.

Givetvis kan även det fasjämförande organet alstra pulser pä ett annat sätt än det som beskrivits ovan.

• ·

V

Claims (3)

7 105619

1. Fasläst slinga med varierbar bandbredd omfattande en styrd 5 oscillator (14) för att alstra en signal med varierbar frekvens, ett fasjämförande organ (12), en filterkrets omfattande ätminstone ett resistivt element (23, 37-39) och ett kapacitivt element (24, 40-42), ett styrbart första (21-22, 35-36) och andra (25-26, 31-32) strömgenererande organ vilka vart och ett är anordnat att som gensvar pä utgängssignaler frän det fasjämförande organet (12) alstra en 10 positiv eller negativ pulsad ström, och av vilka det första strömgenererande organet har en utgäng som är ansluten tili en första punkt i filterkretsen och det andra strömgenererande organet har en utgäng som är ansluten tili en andra punkt i filterkretsen, och vilken slinga dessutom omfattar ett styrorgan (27) för styming av amplitudema hos nämnda strömmar, kännetecknad därav, 15 att nämnda styrorgan (27) är anordnat sä att amplitudema hos strömmarna frän vart och ett av de strömgenererande organen (21-22, 25-26, 31-36) ändräs i en första riktning, t ex ökas, da en ändring av slingbandbredden önskas i den ena riktningen, t ex en ökning, och ändras i en andra riktning, t ex minskas, da en ändring av slingbandbredden önskas i den andra riktningen, t ex en minskning, 20 varigenom slingbandbredden kan varieras kontinuerligt medan en önskad dämpningsfaktor bibehälls; och att nämnda andra punkt utgör en förbindelse-punkt mellan ett resistivt element (23, 37) och ett kapacitivt element (24, 42).

2. Fasläst slinga enligt patentkravet 1,kännetecknad därav, att nämnda första punkt är det andra uttaget hos det resistiva elementet än 25 nämnda förbindelsepunkt.

3. Fasläst slinga enligt patentkravet 2,kännetecknad därav, att nämnda styrorgan (27) är anordnat sä att amplituden hos strömmen frän det andra strömgenererande organet (25-26, 31-32) är noll dä en lag slingband-bredd önskas. • 8 105619